将身体运动转化为电的新织物

科学家认为它可以编织成T恤或整合到鞋底上以收集能量

图像:ntusg

新加坡南南技术大学(NTU新加坡)的科学家开发了一种可拉伸和防水的织物,该织物将身体运动产生的能量转变为电能。它由可拉伸的氨纶作为基础层制成,并与橡胶状材料集成,以保持坚固,柔软和防水。

在《科学杂志》中报道的概念验证实验中高级材料4月,NTU新加坡团队表明,敲击3厘米乘的新织物的3厘米乘积产生了足够的电能,以点亮100leds。

洗涤,折叠和折断织物不会引起任何性能降解,并且可以保持稳定的电输出量长达五个月,这表明其可能用作智能纺织品和可穿戴电源

材料科学家和NTU副教务长(研究生教育)领导该研究的Lee Pooi See教授说:“已经有很多尝试开发可以从运动中收获能量的面料或服装的尝试,但是一个很大的挑战是发展一些东西洗涤后不会降解功能,同时保留了出色的电气输出。在我们的研究中,我们证明了我们的原型在洗涤和皱纹后继续运转良好。我们认为它可以编织成T恤或整合到鞋底,从人体最小的动作中收集能量,将电源运送到移动设备。”

收获替代能源

NTU团队开发的发电织物是一种能量收集装置,将日常生活中最小的身体运动产生的振动转化为电力。

原型织物以两种方式产生电力:压制或压制时(压电),当它接触或与其他材料(例如皮肤或橡胶手套)(摩擦效应)(摩擦效应)时。

为了制造原型,科学家首先通过屏幕打印屏幕上的“墨水”制作了可拉伸电极,该“墨水”包括银和苯乙烯 - 乙烯 - 丁烯 - 苯乙烯(SEB),这是一种在牙齿和车把夹中发现的橡胶状材料,使其变得更加可拉伸和防水。

然后将此可拉伸电极连接到由两个主要成分组成的一块纳米纤维织物上:聚(乙烯基氟化物)-Co-Hexafluoromopylene(PVDF-HPF),该聚合物在压缩,弯曲,弯曲或伸展时会产生电荷时会产生电荷;和无铅的钙钛矿,这是太阳能电池和LED领域中有前途的材料。

研究团队的一员的NTU博士学位学生江芳芬(Jiang Feng)解释说:“将perovskites嵌入PVDF-HPF中会增加原型的电气输出。在我们的研究中,我们选择了无铅的钙钛矿作为更环保的选择。本质上脆弱,将它们整合到PVDF-HPF中,使钙钛矿具有出色的机械耐用性和灵活性。PVDF-HPF还可以作为对钙钛矿的额外保护层,从而增加了其机械性能和稳定性。”

结果是一种原型织物,每平方米的电力产生2.34瓦 - 足以为小型电子设备(例如LED和商用电容器)提供动力。

概念证明

为了展示其原型织物如何工作,NTU科学家展示了如何连续4厘米乘4厘米的织物上的手敲击可以连续点亮100个LED,或为各种电容器充电,这些电容器是存储电能并在设备中发现的设备喜欢手机。

织物显示出良好的耐用性和稳定性 - 洗涤,折叠和折断后其电气性能不会恶化。它还继续产生连续的稳定电输出长达五个月。

科学家们表明,他们的织物可以通过将手臂,腿,手和肘部以及鞋子的鞋垫连接到人类运动中来利用一系列人类的运动,并且在不影响动作的情况下进行了鞋子。

李教授说:“尽管电池容量提高了,电源需求降低,但可穿戴设备的电源仍然需要频繁更换。我们的结果表明,我们的能量收集原型面料可以利用人类利用人类的振动能量,从而潜在地延长电池或电池的寿命即使是构建自动系统的系统。据我们所知,这是第一个基于混合的钙钛矿的能量设备,具有稳定,可拉伸,透气,防水性,同时又能够提供出色的电气输出性能。”

这款基于织物的能量收获原型建立在NTU团队的工作体内,它着眼于如何清除环境中产生的能量。例如,该团队最近开发了一种可能安装在屋顶或墙壁上的电影,以利用从风或雨滴掉落到电影上产生的能量。

该团队现在正在研究如何适应相同的面料来收获不同形式的能源。

看看NTU新加坡科学家的这一令人印象深刻的视频:https://www.youtube.com/embed/8lv_qw54vbo

JürgenThalmayer
2022年6月20日

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